Post on 29-Jul-2015
description
1
A. JUDUL: OPTIMALISASI JENIS MIKROBA YANG BERPOTENSI MEMBUAT
BIOETANOL DARI UBI JALAR PUTIH ( Ipomea batatas L )
B. LATAR BELAKANG MASALAH
. Bahan bakar minyak (BBM) merupakan kebutuhan vital bagi manusia.
Sebagian besar atau bahkan hampir semua teknologi yang digunakan menggunakan
bahan bakar minyak sebagai sumber energi. BBM yang kita gunakan saat ini semakin
langka. Hal ini disebabkan karena kuantitas minyak bumi pada lapisan bumi terus
menipis akibat dari eksploitasi terus-menerus. Kelangkaan tersebut menyebabkan
harganya tidak stabil bahkan konsumsi bensin di Indonesia pada tahun 2005 mencapai
16 juta KiloLiter. Fraksi premium yang dihasilkan oleh unit pengolahan minyak bumi
di Indonesia tidak cukup memenuhi kebutuhan premium Indonesia. Untuk
menanggulangi defisit premium, Indonesia mengimpor kebutuhan premium dari pasar
internasional. Kebutuhan premium Indonesia pada tahun 2008 diprediksikan sebesar
19,6 juta Kilo Liter.
Salah satu sumber energi yang bisa dimanfaatkan sebagai energi alternatif
adalah etanol. Bioetanol dapat dimanfaatkan sebagai agen untuk meningkatkan angka
oktan pada bensin karena angka oktan etanol cukup tinggi (135) sedangkan angka
oktan premium yang dijual sebagai bahan bakar adalah 98. Makin tinggi bilangan
oktan, bahan bakar makin tahan untuk tidak terbakar sendiri sehingga menghasilkan
kestabilan proses pembakaran untuk memperoleh daya yang lebih stabil. Proses
pembakaran dengan daya yang lebih sempurna akan mengurangi emisi gas karbon
monoksida. Campuran bioetanol 3% saja, mampu menurunkan emisi
karbonmonoksida menjadi hanya 1,35%.
Selain itu, penggunaan etanol sebagai bahan bakar mempunyai beberapa
keunggulan dibanding dengan BBM, yaitu : a) Kandungan oksigen yang tinggi
mencapai 35% sehingga jika dibakar sangat bersih, b) Ramah lingkungan karena
emisi gas karbon-mono-oksida lebih rendah yakni sekitar 19-25% dibanding BBM
sehingga tidak memberikan kontribusi pada akumulasi karbon dioksida di atmosfer
2
dan bersifat terbarukan, sedangkan BBM akan habis karena bahan bakunya fosil, c)
Sumber daya dapat diperbaharui (renewable resources).
Banyak sumber daya alam yang dapat digunakan yang berpotensi sebagai
bahan bakar alternatif dari bioetanol, salah satunya adalah ubi jalar. Dalam bahasa
latin, ubi jalar dikenal dengan nama Ipomea batatas L. Tanaman ini tersebar dan
tumbuh subur di seluruh penjuru tanah air, terutama di daerah dataran tinggi. Bagian
tanaman ubi jalar yang dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif adalah
umbinya karena banyak mengandung pati atau karbohidrat yaitu mencapai 87,78%.
Kadar pati dalam ubi jalar putih dapat dikatakan sama besarnya dengan kadar pati
yang ada dalam ubi kayu, sehingga ubi jalar putih dapat juga digunakan sebagai
sumber bioetanol seperti halnya ubi kayu yang telah lebih dulu diteliti pada PKM
sebelumnya. Produktivitas ubi jalar cukup tinggi dibandingkan dengan sumber bahan
baku etanol yang lain. Ubi jalar dengan masa panen 4 bulan dapat berproduksi lebih
dari 30 ton/Ha, tergantung dari bibit, sifat tanah dan pemeliharaannya. Meskipun saat
ini rata-rata produktivitas ubi jalar nasional baru mencapai 12 ton/Ha, tetapi ini masih
lebih besar dibandingkan dengan produktivitas gabah (+/-4.5 ton/Ha) atau ubi kayu
(+/-8 ton/Ha), padahal masa panen lebih lama dari masa panen ubi jalar.
Pada dasarnya, ubi jalar memiliki bebarapa varietas. Varietas tersebut antara
lain ubi jalar putih, ubi jalar kuning, ubi jalar ungu, dan ubi jalar merah. Ada beberapa
hal yang menjadi dasar pemikiran penggunaan ubi jalar putih. Hal pertama adalah jika
menggunakan ubi jalar kuning, merah, atau ungu, maka diperlukan suatu proses untuk
memisahkan pigmen-pigmen warna pada ubi jalar tersebut sehingga tidak efisien. Ubi
jalar putih lebih mudah ditemukan di mana-mana dibandingkan dengan ubi jalar
lainnya meskipun harganya sama.
Dalam hal ini peneliti meneruskan penelitian yang sudah pernah dilakukan
oleh Nurul Izzati dari Universitas Negeri Malang (UM) yang berjudul “OPTIMASI
PEMBUATAN BIOETANOL DARI UBI JALAR PUTIH (Ipomea batatas L)
SEBAGAI SUMBER ALTERNATIF BAHAN BAKAR YANG TERBARUKAN”.
Penelitian tersebut belum mengungkapkan apakah hal yang sama dapat dilakukan
oleh mikroba lain. Kerena itu, perlu dijajahi berbagai mikroorganisme yang
berpotensi dalam proses hidrolisis (mengubah karbohidrat atau pati menjadi glukosa ).
3
Beberapa mikroba yang diduga berpotensi adalah jamur Trichoderma reesei dan
Aspergillus niger. Trichoderma reesei memiliki kemampuan mensekresikan sejumlah
besar enzim selulolitik, seperti selulase dan hemiselulase.
Komponen utama dari sistem selulase Trichoderma reesei adalah kedua jenis
enzim selobiohidrolasenya, yaitu CBHI dan CBHII, yang berjumlah total 80% dari
total protein selulase yang dihasilkan. Aspergillus niger dapat tumbuh optimum pada
suhu 35-37 °C, dengan suhu minimum 6-8 °C, dan suhu maksimum 45-47 °C. Selain
itu, dalam proses pertumbuhannya fungi ini memerlukan oksigen yang cukup
(aerobik). Dan pada proses fermentasi (mengubah glukosa menjadi etanol) digunakan
Zymomonas mobilis. Keuntungan Zymomonas mobilis daripada S. cerevisia yakni:
asupan gula dan hasil etanol lebih tinggi, produksi biomas yang lebih rendah, lebih
tinggi toleransi terhadap etanol, dan tidak memerlukan tambahan kontrol oksigen
selama fermentasi
Selain itu, bakteri Zymomonas mobilis diduga juga sebagai mikroorganisme
paling ideal penghasil etanol karena memproduksi etanol terbanyak, toleran terhadap
etanol konsentrasi tinggi dan pH rendah. Zymomonas mobilis merupakan bakteri
anaerob fakultatif yang memanfaatkan glukosa, sukrosa dan fruktosa untuk
menghasilkan etanol dengan jalur metabolisme Enter - deudoroff Pathway.
Beberapa uraian diatas, perlu dilakukan penelitian penjajakan jenis mikroba
yang berpotensi digunakan membuat bioetanol secara bioteknologi serta menentukan
kondisi fermentasinya, sebagai program.
C. PERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan masalah diatas dirumuskan masalah sebagai berikut:
1. Mikroba jenis apakah yang lebih potensial mengubah pati alami menjadi gula
dalam proses pembuatan bioetanol dari ubi jalar?
2. Bagaimana kondisi hidrolisis optimum untuk mengubah pati dalam ubi jalar
putih menjadi glukosa dengan dua jenis Mikrooganisme?
3. Bagaimana kondisi fermentasi optimun (meliputi : pH dan lama fermentasi)
untuk menghasilkan bioetanol dari ubi jalar putih?
4
D. TUJUAN
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mencari jenis/galur mikroba yang lebih potensial digunakan untuk
membuat bioetanol dari ubi jalar
2. Untuk mengetahui kondisi hidrolisis optimum untuk mengubah pati dalam ubi
jalar putih menjadi glukosa dengan dua jenis mikroorganisme.
3. Untuk mengetahui kondisi fermentasi optimum (meliputi : pH dan lama
fermentasi) untuk menghasilkan bioetanol dari ubi jalar putih.
E. LUARAN YANG DIHARAPAKAN
Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Dari penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan bioetanol optimum dari
Zymomonas mobilis setelah melalui tahapan penentuan hidrolisis dan fermentasi
dalam keadaan optimal.
F. KEGUNAAN PROGRAM
Kegunaan dari program ini adalah:
1. Etanol yang dihasilkan lebih banyak sehingga dapat ditambahkan pada bensin
untuk menaikkan angka oktan pada bensin tersebut.
2. Bensin yang telah ditambah dengan bioetanol, hasil pembakarannya akan ramah
lingkungan sehingga dapat megurangi emisi gas rumah kaca.
3. Dapat menghemat penggunaan bensin.
4. Bagi penulis, dapat mengetahui perbedaan rendemen alkohol dari berbagai
mikroorganisme sehingga dapat menguntungkan dalam pembuatan bioetanol
5. Bagi masyarakat, informasi mengenai pembuatan bioetanol dari ubi jalar sehingga
membuka wawasan dan peluang bisnis sebagai industri menengah. Selain itu,
dapat mengetahui prospek penggunaan ubi jalar putih dalam pembuatan etanol.
6. Bagi negara dapat menyediakan kebutuhan bahan bakar bagi masyarakat dan
membantu mengurangi polusi yang berdampak pada Pemanasan Global
5
7. Bagi perusahaan tertentu dapat dijadikan sebagai bahan bakar alternatif yang
memiliki prospek yang baik dan murah.
8. Bagi pihak lain yang berkepentingan, dapat dijadikan sebagai kajian lebih lanjut
untuk penelitian selanjutnya.
G. TINJAUAN PUSTAKA
Penggunaan bioetanol pada kendaraan biasanya menggunakan 2 jenis etanol
yaitu etanol 10 (E10) yang merupakan campuran antara 10% bioetanol dan 90%
bahan bakar bensin.Jenis ini dapat digunakan hampir di seluruh kendaraan keluaran
terbaru. Bioetanol 85 (E85) yang merupakan campuran 85% etanol dan 15% bahan
bakar bensin. Campuran ini sering disebut gasohol. Produksi bioetanol dari tanaman
dan penggunaannya pada mesin mobil akan menciptakan keseimbangan siklus
karbondioksida, yang berarti akan mengurangi laju pemanasan global. Pembakaran
bensin yang lebih sempurna ketika dicampur bioetanol 10 % saja akan memperbaiki
kualitas udara di kota-kota padat lalu lintas. Hasil pembakaran dari bioetanol berupa
CO2 dan H2O. Penambahan bahan yang mengandung oksigen pada sistem bahan
bakar akan mengurangi emisi gas CO yang sangat beracun dari sisa pembakaran.
Pada dasarnya, ada dua tahap dalam pembuatan bioetanol. Tahap pertama
adalah proses hidrolisis, dan kedua adalah fermentasi ubi jalar. Tahap hidrolisis
memvariasikan jenis mikroorganisme dan waktu. Dengan demikian, akan didapatkan
hasil yang optimal. Sebelum proses hidrolisis ubi jalar putih dikupas dan dipotong
kecil-kecil. Setelah itu, ditumbuk dan ditambah air sehingga berupa bubur kental. Jika
bubur telah dingin, maka dalam satu wadah ditambahkan biakan Trichoderma reesei
dan wadah yang lain ditambahkan biakan Aspergillus niger dan dibiarkan selama
waktu tertentu. Dan tahap kedua adalah fermentasi dengan menggunakan Zymomonas
mobilis dengan memvariasikan pH dan lama fermentasi.
Trichoderma reesei
Trichoderma reesei adalah jamur mesofilik yang termasuk dalam jenis jamur
berbentuk filamen. T. reesei memiliki kemampuan mensekresikan sejumlah besar
enzim selulolitik, seperti selulase dan hemiselulase. Komponen utama dari sistem
6
selulase T. reesei adalah kedua jenis enzim selobiohidrolasenya, yaitu CBHI dan
CBHII, yang berjumlah total 80% dari total protein selulase yang dihasilkan.
Aplikasi selulase sangat terpakai di dunia industri, dimana enzim ini dapat
mengkonversi materi biomassa suatu tumbuhan seperti selulosa menjadi bioproduk
yang berguna seperti gula (glukosa) dan bioethanol. Bersama Aspergillus sp. dan
Penicillium janthinelum, Trichoderma reesei diteliti sebagai sumber potensial bagi
enzim β-glukosidase.
Adapun Taksonomi dari Trichoderma reesei
Gambar 1. Struktur Morfologi Jamur Trichoderma reesei
Kingdom : Fungi
Division : Ascomycota
Subdivision : Pezizomycotina
Class : Sordariomycetes
Order : Hypocreales
Family : Hypocreaceae
Genus : Trichoderma
Species : T. reesei
Binomial name : Trichoderma reesei
7
Aspergillus niger
Aspergillus niger merupakan salah satu spesies yang paling umum dan mudah
diidentifikasi dari genus Aspergillus, famili Moniliaceae, ordo Monoliales dan kelas
Fungi imperfecti. Aspergillus niger dapat tumbuh dengan cepat, diantaranya
digunakan secara komersial dalam produksi asam sitrat, asam glukonat, dan
pembuatan beberapa enzim seperti amilase, pektinase, amiloglukosidase dan
sellulase. Aspergillus niger dapat tumbuh pada suhu 35ºC-37ºC (optimum), 6ºC-8ºC
(minimum), 45ºC-47ºC (maksimum). Aspergillus niger memiliki bulu dasar berwarna
putih atau kuning dengan lapisan konidiospora tebal berwarna coklat gelap sampai
hitam. Kepala konidia berwarna hitam, bulat, cenderung memisah menjadi bagian-
bagian yang lebih longgar dengan bertambahnya umur. Konidiospora memiliki
dinding yang halus, hialin namun berwarna coklat.
Pertumbuhan Aspergillus niger berhubungan langsung dengan zat makanan
yang terdapat dalam substrat. Molekul sederhana yang terdapat disekeliling hifa dapat
langsung diserap sedangkan molekul yang lebih kompleks harus dipecah dahulu
sebelum diserap ke dalam sel, dengan menghasilkan beberapa enzim ekstra seluler.
Bahan organik dari substrat digunakan oleh Aspergillus niger untuk aktivitas
transport molekul, pemeliharaan struktur sel, dan mobilitas sel
Etanol memiliki beberapa sifat fisika. berupa cairan yang tidak berwarna dan
dapat larut dalam air dengan segala perbandingan. Dari pernyataan ini, dapat
disimpulkan bahwa etanol yang hanya memiliki 2 atom C merupakan cairan yang
tidak berwarna dan dapat larut dalam air. Pada umumnya, senyawa organik yang
merupakan senyawa kovalen mempunyai titik didih rendah, sehingga mudah
didihkan. Dengan demikian, diduga bahwa etanol memiliki titik didih rendah. Jika
etanol yang terbentuk dimasukkan sedikit ke dalam sebuah wadah kemudian dibakar
maka akan menyala. Hal ini menandakan bahwa alkohol yang terbentuk adalah
etanol.
8
Secara kimia, jika bioetanol diuji dengan serf amonium nitrat (NH4)2Ce(NO3)6
akan terjadi perubahan warna dari tidak berwarna menjadi merah atau coklat. Dari uji
ini, alkohol yang dihasilkan ada 3 macam yaitu dilihat dari pembentukan larutan
berawan atau pemisahan larutan menjadi 2 lapisan. Alkohol tersier bereaksi dalam
waktu 1 menit. Alkohol sekunder bereaksi setelah 5 menit. Sedangkan alkohol primer
tidak bereaksi. Alkohol yang tidak bereaksi ditandai dengan larutan tetap jernih dan
tidak terpisah setelah 1 jam. Dengan demikian, dapat diketahui bahwa fermentasi ubi
jalar dapat menghasilkan alkohol.
Adapun Taksonomi dari Aspergillus niger
Gambar 2. Pertumbuhan Aspergillus niger dalam media agar
Kingdom : Fungi
Division : Ascomycota
Subdivision : Pezizomycotina
Class : Eurotiomycetes
Order : Eurotiales
Family : Trichocomaceae
Genus : Aspergillus
Species : A. niger
Binomial name : Aspergillus niger
9
Zymomonas mobilis
Bakteri Z. mobilis merupakan bakteri gram negatif yang dapat ditemukan pada
tumbuh-tumbuhan yang kaya gula. Pada umumnya mempunyai panjang 2-6 μm dan
lebar 1-1.4 μm. Z. mobilis merupakan bakteri anaerob fakultatif, yang mampu
memanfaatkan sukrosa glukosa dan fruktosa sebagai sumber energinya, mempunyai
laju pertumbuhan yang tinggi dan tahan terhadap konsentrasi etanol sekitar 14%.
Berdasarkan P, Z. mobilis adalah kandidat mikroorganisme terbaik untuk industri
alkohol
Pemakaian bakteri Z. mobilis untuk industri pembuatan etanol mempunyai
beberapa keuntungan antara lain: kemampuan untuk tumbuh secara anaerob, hasil
produksi lebih tinggi dan kemampuan fermentasi lebih spesifik dibandingkan dengan
yeast. Bakteri ini menguraikan glukosa melalui alur 2-keto-3-deoksi-6-fosfoglukonat
dan memecah piruvat dengan enzim piruvat dekarboksilase menjadi asetaldehida dan
CO2. Asetaldehida kemudian direduksi menjadi etanol. Etanol, CO2, dan sejumlah
kecil asam laktat.
Mikroorganisme yang digunakan dalam penelitian ini adalah Z. mobilis
termutasi. Mutasi dilakukan untuk mendapatkan strain Z. mobilis yang memiliki
karakter tahan pada kondisi asam. Mutasi menggunakan hydroxylamine (NH2OH)
menghasilkan Z. mobilis A3 yang mempunyai morfologi lebih besar dengan gerakan
yang lebih sedikit dibandingkan dengan Z. mobilis awal. pH optimum untuk
fermentasi Z. mobilis A3 adalah pH 4,5
Klasifikasi dari Zymomonas mobilis
10
Gambar 3. Morfologi dari Zymomonas mobilis
Kingdom : Bacteria
Phylum : Proteobacteria
Class : Alpha Proteobacteria
Order : Sphingomonadales
Family : Sphingomonadaceae
Genus : Zymomonas
Species : Z. mobilis
Binomial name :Zymomonas mobilis
H. METODE PENELITIAN
1. Variabel Penelitian
Variabel-variabel penelitian pada percobaan, tahap hidrolisis yaitu: (1)
variabel terikat adalah jumlah glukosa dan alkohol yang dihasilkan, (2) variabel
kontrol adalah kondisi fermentasi, dan (3) variabel bebas adalah jumlah
Trichoderma reesei, jumlah Aspergillus niger, dan jumlah Zymomonas mobilis,
jumlah ubi jalar.
2. Obyek Penelitian
11
Obyek penelitian adalah ubi jalar putih yang diperoleh dari Desa
Berastagi, Kabupaten Karo. Medan-Sumatera Utara
3. Rancangan Penelitian
Penelitian ini merupakan suatu penelitian yang bersifat eksperimental
laboratorium dilakukan di Laboratorium Kimia FMIPA Universitas Negeri Medan
Jl. William Iskandar, Pasar V Medan Estate Sumatera Utara. Sedangkan waktu
penelitian direncanakan selama 3 bulan.
Tahapan penelitian, yaitu: (1) pembuatan kurva pertumbuhan mikroba
yang digunakan, (2) preparasi ubi jalar, (3) penentuan kondisi hidrolisis optimum
meliputi jumlah biakan mikroorganisme (Aspergillus niger dan Trichoderma
reesei) dan waktu hidrolisis, (4) penentuan kondisi fermentasi optimum meliputi
jumlah biakan Zymomonas mobilis, pH dan lama fermentasi. Kondisi hidrolisis
optimum ditentukan berdasarkan jumlah glukosa yang dihasilkan. Penentuan
glukosa mengunakan metode Somogy-Nelson. Pengukuran kadar alkohol untuk
menentukan rendemen bioetanol mengunakan alat alkoholmeter.
4. Instrumen Pelaksanaan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari:
(1) Peralatan gelas seperti gelas piala 50, 100, 1000 dan 2000
mL; erlenmeyer 250 mL; gelas ukur 5, 10, dan 25 mL; gelas
alroji, corong kaca, pengaduk, tabung reaksi, alkohol meter, botol
dan pipet tetes, (2) Alat penunjang lain seperti 1 set alat
destilasi, kertas saring ukuran 1 mikron, lumpang dan alu,
timbangan, sumbat karet atau gabus, kapas, aluminium foil,
enkas, autoklaf, fermentor, absorban meter, oven dan pemanas listrik.
5. Prosedur Kerja
a. Peremajaan Biakan
12
Sebelum biakan yang akan digunakan, diremajakan agar kulturnya segar.
Untuk itu, sebanyak 5 liter air sampai mendidih, lalu masukkan terasi, bekatul
dan gula merah yang telah dihancurkan, lalu aduk hingga rata. Setelah
campuran rata, dinginkan sampai betul-betul dingin.
Masukkan bakteri dan diaduk sampai rata. Kemudian ditutup rapat selama 2
hari. Pada hari ketiga dan selanjutnya jangan ditutup terlalu rapat dan diaduk
setiap hari kurang lebih 10 menit. Setelah 3-4 hari bakteri diambil dengan
disaring, kemudian disimpan dalam botol yang terbuka.
b. Pembuatan Kurva Pertumbuhan Mikroba
b.1. Kurva Pertumbuhan untuk Aspergillus niger.
Langkah pertama dalam pembutan kurva pertumbuhan
untuk Aspergillus niger adalah membuat larutan starter. Larutan
starter dibuat dengan cara Aspergillus niger dalam media padat
diinokulasi ke media cair sebanyak 7 kali ose, diinkubasi
selama 24 jam pada suhu 30oC dengan kecepatan 100 rpm.
Absorbansi larutan starter diukur pada 660 nm. Sebanyak 2
ml larutan starter dimasukkan masing-masing ke dalam 9
buah tabung erlenmeyer yang berisi 50 ml media cair. Berat
kering Aspergillus niger ditentukan setiap hari dengan cara
menyaring media cair pada satu erlenmeyer. Endapannya
ditambah natrium hidroksida. Dicuci dengan aquades sampai
netral, kemudian dioven hingga diperoleh berat konstan.
Kurva pertumbuhan diperoleh sebagai hubungan antara hari
dengan berat kering Aspergillus niger.
b.2. Kurva Pertumbuhan untuk Trichoderma reesei.
13
Langkah pertama dalam pembutan kurva pertumbuhan
untuk Trichoderma reesei adalah membuat larutan starter. Larutan
starter dibuat dengan cara Trichoderma reesei dalam media
padat diinokulasi ke media cair sebanyak 7 kali ose, diinkubasi
selama 24 jam pada suhu 30oC dengan kecepatan 100 rpm.
Absorbansi larutan starter diukur pada 660 nm. Sebanyak 2
ml larutan starter dimasukkan masing-masing ke dalam 9
buah tabung erlenmeyer yang berisi 50 ml media cair. Berat
kering Trichoderma reesei ditentukan setiap hari dengan cara
menyaring media cair pada satu erlenmeyer. Endapannya
ditambah natrium hidroksida. Dicuci dengan aquades sampai
netral, kemudian dioven hingga diperoleh berat konstan.
Kurva pertumbuhan diperoleh sebagai hubungan antara hari
dengan berat kering Trichoderma reesei.
c. Penentuan Hidrolisis Optimum
c.1. Hidrolisis Optimum Aspergillus niger
Hidrolisis ubi jalar putih ini perlu dikondisikan agar
mendapatkan hasil berupa glukosa yang optimum. Untuk itu,
hidrolisis ini memvariasikan jumlah biakan Aspergillus niger dan
lamanya hidrolisis sehingga mencapai glukosa optimum.
Tahap awal adalah, ubi jalar yang telah dikeringkan dan
ditumbuk halus tadi dicampur dengan aquades kemudian
dipanaskan pada suhu 100 oC selama setengah jam sambil
diaduk sampai terbentuk bubur. Bubur dibiarkan menjadi
dingin. Setelah itu, Aspergillus niger dimasukkan ke dalam 100
14
gram bubur tersebut. Diinkubasi selama 2 jam, kemudian
ditentukan kadar glukosa dengan metode Somogy Nelson.
Jika konsentrasi Aspergillus niger optimum telah
ditentukan, maka selanjutnya dilakukan percobaan untuk
menentukan waktu hidrolisis optimum. Cara kerjanya sama
seperti penetapan jumlah Aspergillus niger optimum, hanya saja
yang divariasikan adalah waktunya. Waktu yang divariasikan
adalah dari 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, dan 5 jam
c.2. Hidrolisis Optimum Trichoderma reesei.
Hidrolisis ubi jalar putih ini perlu dikondisikan agar
mendapatkan hasil berupa glukosa yang optimum. Untuk itu,
hidrolisis ini memvariasikan jumlah biakan Trichoderma reesei dan
lamanya hidrolisis sehingga mencapai glukosa optimum.
Tahap awal adalah, ubi jalar yang telah dikeringkan dan
ditumbuk halus tadi dicampur dengan aquades kemudian
dipanaskan pada suhu 100 oC selama setengah jam sambil
diaduk sampai terbentuk bubur. Bubur dibiarkan menjadi
dingin. Setelah itu, Trichoderma reesei dimasukkan ke dalam 100
gram bubur tersebut. Diinkubasi selama 2 jam, kemudian
ditentukan kadar glukosa dengan metode Somogy Nelson.
Jika konsentrasi Trichoderma reesei optimum telah
ditentukan, maka selanjutnya dilakukan percobaan untuk
menentukan waktu hidrolisis optimum. Cara kerjanya sama
seperti penetapan jumlah Trichoderma reesei optimum, hanya
saja yang divariasikan adalah waktunya. Waktu yang
divariasikan adalah dari 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam dan 5 jam
d. Penentuan Kondisi Fermentasi
d.1. Pada Aspergillus niger
15
Sebanyak 100 gram bubur ubi jalar putih ditambah
dengan biakan Aspergillus niger optimum. Campuran yang
diperoleh ditambah dengan biakan Zymomonas mobilis. pH
Zymomonas mobilis divariasikan dari 3.00, 3.50, 4.00, 4.50 dan
5.50. Dari variasi tersebut diambil pH yang menghasilkan
jumlah alkohol yang paling banyak.
Setelah didapatkan jumlah Zymomonas mobilis optimum,
maka selanjutnya adalah memvariasikan lamanya fermentasi.
Konsentrasi biakan Zymomonas mobilis merupakan variabel tetap,
sedangkan waktu merupakan variabel bebas. Lama
fermentasi yang digunakan adalah 1 hari, 2 hari, 3 hari, 4 hari
dan 5 hari. Waktu yang diambil adalah waktu yang dapat
menghasilkan etanol maksimum.
d.2. Pada Trichoderma reesei
Sebanyak 100 gram bubur ubi jalar putih ditambah
dengan biakan Trichoderma reesei optimum. Campuran yang
diperoleh ditambah dengan biakan Zymomonas mobilis. pH
Zymomonas mobilis divariasikan dari 3.00, 3.50, 4.00, 4.50 dan
5.50. Dari variasi tersebut diambil pH yang menghasilkan
jumlah alkohol yang paling banyak.
Setelah didapatkan jumlah Zymomonas mobilis optimum,
maka selanjutnya adalah memvariasikan lamanya fermentasi.
Konsentrasi biakan Zymomonas mobilis merupakan variabel tetap,
sedangkan waktu merupakan variabel bebas. Lama
fermentasi yang digunakan adalah 1 hari, 2 hari, 3 hari, 4 hari
dan 5 hari. Waktu yang diambil adalah waktu yang dapat
menghasilkan etanol maksimum.
e. Penentuan Rendamen
16
Penentuan rendemen etanol dari ubi jalar putih dilakukan dengan
menghidrolisis 500 gram bubur ubi jalar putih pada kondisi optimum. Setelah
itu, dilanjutkan dengan fermentasi pada kondisi optimum. Hasil yang
terbentuk disaring, filtratnya didestilasi kemudian diukur kadar alkoholnya
dengan alkoholmetri.
I. JADWAL KEGIATAN PROGRAM
Jadwal kegiatan selama pelaksanaan kegiatan ini diuraian dalam bentuk Bar-chart berikut ini:
No Uraian kegiatan Bulan Ke-
I II III
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1. Persiapan
1. Koordinasi dengan dosen pendamping
2. Menyusun rencana kegiatan dan pembagian tugas masing-masing pelaksana program
3. Mempersiapkan alat dan bahan
2. Pelaksanaan
1. Peremajaan biakan
2. Pembuatan Kurva Pertumbuhan
a. Trichoderma reesei
b. Aspergillus niger
17
3. Penentuan Kondisi Hidrolisis
a. Trichoderma reesei
b. Aspergillus niger
4. Penentuan Kondisi Fermentasi
a. Trichoderma reesei
b. Aspergillus niger
5. Penentuan rendemen alcohol
3. Penyusunan laporan
J. RANCANGAN BIAYA
Biaya yang direncanakan sebesar Rp 4.544.500,00 (Empat Juta Lima Ratus
Empat Puluh Empat Ribu Lima Ratus Rupiah) dengan perincian dana sebagai berikut:
No Jenis Pengeluaran Jumlah
1. Persiapan
Transport ke Unimed (3@ x Rp. 4.000,00)x 15 hari Rp. 180.000,00
Konsumsi (3@ x Rp.7.000,00) x 15 hari Rp. 315.000,00
Alat Tulis Kantor Rp. 50.000,00
Bahan
1. Ubi jalar putih (1kg @ Rp. 3000) x 10 kg Rp. 30.000,00
2. Bibit bakteri Zymomonas mobilis (1 pack @ Rp. 400.000,00
18
Rp. 200.000) x 2 pack
3. Bibit jamur Trichoderma reesei 1 packRp. 250.000,00
4. Bibit jamur Aspergillus niger 1 packRp. 275.000,00
5. Bekatul (1 kg @ Rp 2.000,00) x 2 kg Rp. 4.000,00
6. Gula Merah (1kg @ Rp. 15.000) x 2 kg Rp. 30.000,00
7. Terasi (1 bks @ Rp. 10.000) x 2 bungkus Rp. 20.000,00
8. Aquades (1L @ Rp. 2000) x 4 Liter Rp. 8.000,00
9. NaOH 50g Rp. 75.000,00
10. Preaksi somogy Nelson, 100 mL, 0.5 M Rp. 95.000,00
11. Fermentor Rp. 500.000,00
12. Media agar (Agar Powder extra Pure) 100g Rp. 650.000,00
Pelaksanaan
1. Peremajaan biakan
a. Transport ke Unimed (3@ x Rp.4.000,00)
x 10 hari
Rp. 120.000,00
b. Konsumsi (3@ x Rp. 7.000,00) x 10 hari Rp. 210.000,00
2. Pembuatan Kurva Pertumbuhana. Transport ke Unimed (3@ x Rp. 4.000,00)
x 10 hariRp. 120.000,00
b. Konsumsi (3@ x Rp. 7.000,00) x 10 hari Rp. 210.000,00
3. Penentuan Kondisi Hidrolisisa. Transport ke Unimed (3@ x Rp. 4.000,00)
x 10 hariRp. 120.000,00
b. Konsumsi (3@ x Rp. 7.000,00) x 10 hari Rp. 210.000,00
4. Penentuan Kondisi Fermentasia. Transport ke Unimed (3@ x Rp. 4.000,00)
x 5 hariRp. 60.000,00
19
b. Konsumsi (3@ x Rp. 7.000,00) x 5 hari Rp. 105.000,00
5. Penentuan rendemen alkohola. Transport ke Unimed (3@ x Rp. 4.000,00)
x 5 hariRp. 60.000,00
b. Konsumsi (3@ x Rp. 7.000,00) x 5 hari Rp. 105.000,00
3.Penyusunan laporan
a. Pengetikan ( 50 lembar x Rp 1500,00/ lembar)
Rp. 75.000,00
b. Penggandaan ( 5 x 50 lembar x Rp 150,00/lembar)
Rp. 37.500,00
c. Alat tulis kantor Rp. 50.000,00
d. CD-RW : ( 5 keping x Rp 3000,00 ) Rp. 15.000,00
e. Transport ke Unimed (3@ x Rp. 4.000,00) x 5 hari
Rp. 60.000,00
f. Konsumsi (3@ x Rp. 7.000,00) x 5 hari Rp. 105.000,00
Jumlah total biaya yang dibutuhkan Rp. 4.544.500,00
20
DAFTAR PUSTAKA
Najafpour, D.G. 2007. Biochemical Engineering and Biotechnology. Elsevier Scientific
Publishing Company, Asterdam-Oxford. 18(5):187-189
Paturau, J, M., 1982. “By Product of Cane Sugar Industry”. Elsevier Scientific Publishing
Company, Asterdam-Oxford. Hlm 126-127
Surya, R.P dan Alfena C. 2008. Produksi Etanol Menggunakan Mutan Zymomonas Mobilis
Yang Dimutasi Dengan Hydroxylamin. Institut Teknologi Sepuluh Nopember,
Surabaya, Indonesia. Hlm 243-248
Stanburry P.F. Whitaker A.,Stephen J.H.. 2000. Principles of Fermentation Technology.
Butterworth-Heinemann, Oxford. 17(3):455-458
21
Lampiran
Biodata Pelaksana
1. Ketua Pelaksana
Nama Lengkap : Rahmadani
NIM : 408231019
Fakultas / Program Studi : MIPA / Kimia
Perguruan Tinggi : Universitas Negeri Medan
Waktu untuk Kegiatan PKM : 6 jam / minggu
2. Anggota Pelaksana I
Nama Lengkap : Dewi Susanti
NIM : 408231019
Fakultas / Program Studi : MIPA / Kimia
Perguruan Tinggi : Universitas Negeri Medan
Waktu untuk Kegiatan PKM : 6 jam / minggu
3. Anggota Pelaksana II
Nama Lengkap : Monica Uli
NIM : 409210026
Fakultas / Program Studi : MIPA / Kimia
Perguruan Tinggi : Universitas Negeri Medan
22
Waktu untuk Kegiatan PKM : 6 jam / minggu
Biodata Dosen Pendamping
Nama Lengkap dan Gelar Akademik : Dr. Ramlan Silaban, M.Si
NIP / Pangkat / Golongan :196006181987031002/Pembina/IVd
Jabatan Fungsional : Lektor Kepala
Jabatan Struktur : Ketua Program Studi Pendidikan Kimia
Pasca Sarjana
Fakultas / Program Studi : FMIPA / Pendidikan Kimia
Perguruan Tinggi : Universitas Negeri Medan
Bidang Keahlian : Biokimia
Waktu untuk Kegiatan PKM : 6 jam / minggu
23
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
KETUA PELAKSANA
1. Nama Lengkap : Rahmadani
2. NIM : 408231039
3. Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 18 Maret 1989
4. Riwayat Pendidikan :
No. Pendidikan Nama dan Tempat Tahun Lulus
1. SD SDN 06250 Medan 2001
2. SMP SMP NEGERI 42 Medan 2004
3. SMA SMA SWASTA YAPIM MABAR Medan 2008
5. Riwayat Publikasi / kursus / seminar / PKM:
a) Peserta seminar Nasional Kimia di Universitas Negeri Medan
b) Peserta seminar Motivasi Nasional di Universitas Negeri Medan
c) Peserta Olimpiade Sains Se-Unimed 2010
d) Juara Harapan I Olimpiade Sains Se-Unimed 2010
Medan, Oktober 2010
Ketua Pelaksana
(Rahmadani)
24
NIM. 408231039
ANGGOTA PELAKSANA I
1. Nama : Dewi Susanti
2. NIM : 408231019
3. Tempat / Tanggal Lahir : Tanjung Morawa, 17 Juni 1989
4. Riwayat Pendidikan :
No. Pendidikan Nama Sekolah dan Tempat Tahun
Lulus
1. SD SDN 104233 Bdr Labuhan 2002
2. SMP SMP Methodist Tg. Morawa 2005
3. SMA SMA Methodist Tg. Morawa 2008
5. Riwayat Publikasi / Kursus / Seminar / PKM :
1. Peserta Seminar Nasional Kimia di Universitas Negeri Medan.
2. Peserta Seminar Pembelajaran Kimia di Universitas Negeri Medan 2009
3. Peserta Seminar IT “e-Everything The Future of Information Technology” di
Restoran Ria 2008
4. Peserta Seminar IT “ The Knowledge Of Power” di YangLim Plaza 2009
5. Peserta Olimpiade Sains Se-Unimed 2010
6. Juara Harapan I Olimpiade Sains Se-Unimed 2010
Medan, Oktober 2010
Anggota Pelaksana I
(Dewi Susanti)
NIM. 408231019
25
ANGGOTA PELAKSANA II
1. Nama : Monica Uli
2. NIM : 409210026
3. Tempat / Tanggal Lahir : Remexio, 31 Oktober 1991
4.Riwayat Pendidikan :
No. Pendidikan Nama Sekolah dan Tempat Tahun
Lulus
1. SD SDN 106165 Marindal, Medan 2003
2. SMP SMPN 22 Medan 2006
3. SMA SMAN 5 Medan 2009
Medan, Oktober 2010
Anggota Pelaksana II
(Monica Uli)
26
NIM. 409210026
27
DOSEN PENDAMPING
I. Identitas Pribadi
Nama : Dr. Ramlan Silaban, M.Si.
Tempat dan Tgl lahir : Dolok Nagodang, 18 Juni 1960
Alamat rumah : Jl. Garuda III No. 14 Perumnas Mandala Medan
Telp. 7331520
No HP : 08126417912
Keahlian : Biokimia, Bioteknologi
No e-mail : drrsilabanmsi@yahoo.com
II. Riwayat Pendidikan dan Pelatihan :
1 ITB Bandung, Pra Magister Kimia Tamat tahun 1988
2 ITB Bandung (Magister Kimia/Biokimia), M.Si. Tamat tahun 1991
3 ITB Bandung (Program Doktor Kimia/Biokimia), Dr. Tamat tahun 1999
4 PAU Bioteknologi ITB Bandung, Magang Enzimology
1989
5 PAU Bioteknologi ITB Bandung, Magang Rekayasa Genetika
1990
6 Jurusan Teknik Kimia ITB, Magang Teknologi Fermentasi
1990
7 FK UNPAD, Magang Mikrobiologi Klinik 1993
8 UNIMED Medan, Magang Asessor Sertifikasi Guru 2006
9 UNIMED Medan, Magang Instruktur Diklat Sertifikasi Guru
2006
28
III. Riwayat Pekerjaan
No Pekerjaan Jabatan Periode/tahun
1 Dosen Tetap Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Negeri Medan NIP. 131662733
Lektor Kepala/ IV-a
1987 - sekarang
2 Program Studi Magister Pendidikan Kimia, Pascasarjana UNIMED
Dosen/ Ketua Program
2004 - sekarang
3 Program Studi Magister Ilmu Biomedis, Fakultas Kedokteran, Universitas Sumatera Utara
Dosen 2006 - sekarang
4 Kantor Pembantu Rektor IV UNIMED Staf Ahli 2000 – 2007
5 AMIK Parbina Nusantara Pematangsiantar
Direktur 2001 – 2005
2009- sekarang
6 Jurusan Kimia ITB Bandung Dosen Luar Biasa
1989 – 1999
7 Fak Teknik Industri, Univ. Katolik Parahyangan Bandung
Dosen Luar Biasa
1993 - 1999
8 PAU Bioteknologi ITB Bandung Staf Peneliti 1991 - 1999
10 Universitas Prima Indonesia Wakil Rektor III
2008 – 2009
III. Riwayat Penelitian
No Penelitian Tahun Sumber Dana
1 Enzim protease bakteri Escherichia coli 1988 Dikti
2 Kloning Gen Penisilin asilasi pada bakteri Escherichia coli
1990 - 1991 Dikti/Bank Dunia
3 Menentukan urutan nukleotida gen enzim penisilin asilase
1991 Dikti/Bank Dunia
4 Pengolahan limbah serbuk kayu gergaji menggunakan mikroba yang hidup dalam
1994 Voucher Dikti
29
saluran pencernaan bekicot
5 Kajian pemanfaatan selulase bakteri yang hidup dalam saluran pencernaan bekicot
1995-1996 Hibah Bersaing V Dikti
6 Enzim selulolitik pada bakteri Pseudomonas alcaligenes
1992-1999 Disertasi Doktor ITB Bandung
7 Persepsi guru dan siswa terhadap program sertifikais guru oleh pemerintah
2002-2009 UNIMED
8 Efek polusi Pb terhadap beberapa fungsi hati, ginjal dan darah pada mencit Mus muculus
2006 - 2010 FK, PPs USU
IV. Publikasi/Karya Ilmiah
No Jenis publikasi Periode Perkiraan jumlah
1 Sebagai pembicara pada berbagai seminar nasional dan regional
2005 – 2009 8
2 Menulis beberapa artikel di jurnal atau majalah ilmiah
2005 – 2009 4
3 Sebagai pembicara/penceramah pada beberapa kegiatan ilmiah dan kemasyarakatan baik yang dilaksanakan oleh perguruan tinggi (PTN/PTS) maupun oleh Pemda/Pemko
2005 – 2009 5
4 Sebagai peserta pada berbagai seminar internasional, nasional dan regional
2005 – 2009 7
Medan, Oktober 2010
Dosen Pendamping
(Dr. Ramlan Silaban,M.Si)
NIP. 196006181987031002